山東清鋁金屬有限公司作為銅鋁先進連接技術(shù)的專業(yè)生產(chǎn)廠家，一直致力于改進銅鋁導(dǎo)電頭的連接工藝，以獲得更好的導(dǎo)電性能和更高的連接強度。針對銅鋁澆鑄導(dǎo)電頭在電解環(huán)境下易出現(xiàn)的腐蝕導(dǎo)致銅鋁結(jié)合松動，影響導(dǎo)電效率進而影響生產(chǎn)效率的情況，我公司創(chuàng)新的開發(fā)了銅鋁導(dǎo)電頭新型連接工藝并完成了實現(xiàn)了陰極導(dǎo)電梁（含導(dǎo)電頭）摩擦焊接。
采用摩擦焊接與銅鋁冷壓擴散焊接銅鋁復(fù)合導(dǎo)電頭的整體陰極導(dǎo)電梁，導(dǎo)電梁幾何尺寸及外形等沒有任何變化，無需對現(xiàn)有電解鋅生產(chǎn)工藝進行任何調(diào)整，下表為兩種不同工藝的技術(shù)經(jīng)濟性對比。
不同工藝陰極導(dǎo)電梁技術(shù)經(jīng)濟性對比
序號 | 項目 | 鋁包銅澆鑄導(dǎo)電頭+MIG | 銅鋁擴散焊接復(fù)合導(dǎo)電頭+摩擦焊 |
1 | 經(jīng)濟性對比 | 1）導(dǎo)電頭與鋁橫梁MIG焊接焊絲保護氣等損耗，成本￥10/件 2）可回收性：導(dǎo)電頭鋸掉后鋁橫梁部分帶有焊縫，影響再次焊接 | 1）提供鋁橫梁與導(dǎo)電頭摩擦焊接好的成品，不額外收取費用，節(jié)能降耗降低采購成本效果明顯。2）可回收性：①鋸掉冷壓擴散焊導(dǎo)電頭，完全成為一根新的鋁橫梁，可以繼續(xù)MIG焊接澆鑄導(dǎo)電頭②將導(dǎo)電頭鋸掉，采用新的擴散焊導(dǎo)電頭MIG焊接 |
2 | 技術(shù)特點 | 3）采用鋁液澆鑄包覆銅的方式，銅鋁間物理結(jié)合，沒有實現(xiàn)銅鋁的冶金結(jié)合。 4）銅鋁均屬于活潑金屬，即使在鍍錫等技術(shù)處理下，澆鑄時結(jié)合界面氧化依然嚴重，導(dǎo)電率低，結(jié)合強度差； 5）澆鑄過程鋁熔化時易帶入雜質(zhì) | 3）固相焊接工藝，材料沒有熔化，實現(xiàn)了銅鋁間的冶金結(jié)合。 4）焊接過程破碎了銅鋁結(jié)合界面處的氧化膜，實現(xiàn)潔凈金屬的冶金結(jié)合，導(dǎo)電率好，結(jié)合強度高； 5）屬于機械化加工過程，受人為因素影響小 |
3 | 產(chǎn)品質(zhì)量 | 6）澆鑄導(dǎo)電頭產(chǎn)品尺寸精度差，MIG焊接后陰極梁外觀及一致性沒有機加工產(chǎn)品好； 7）電解鋅環(huán)境下銅鋁結(jié)合區(qū)域易腐蝕導(dǎo)致銅塊松動影響導(dǎo)電率和生產(chǎn)效率 | 6）銅鋁結(jié)合強度優(yōu)于澆鑄和爆炸焊接等工藝，以爆炸焊接為例，結(jié)合強度多在70MPa左右，該工藝可實現(xiàn)銅鋁結(jié)合強度100MPa以上，優(yōu)于現(xiàn)有的已知的銅鋁復(fù)合連接工藝； 7）成品屬于加工產(chǎn)品，尺寸精度好； |
4 | 環(huán)境要求 | 8）加工過程存在污染，鋁熔化、澆鑄及MIG焊接過程產(chǎn)生的金屬蒸汽對人體有害； 9）作業(yè)環(huán)境不易實現(xiàn)潔凈化； | 8）焊接過程安全、無污染、無煙塵、無輻射等，屬于綠色焊接技術(shù)。 9）作業(yè)過程方便實現(xiàn)機械化、自動化，功效高，對作業(yè)環(huán)境要求低； |
5 | 職業(yè)損傷 | 10）主要表現(xiàn)為鋁、錫熔化澆鑄過程的有害氣體和金屬蒸汽等。 11）需要進行職業(yè)防護 | 10）無任何職業(yè)損傷 11）不需要進行防護 |
對新工藝制作的銅鋁復(fù)合試件按照GB/T228.1-2010加工標準拉伸試樣，測試結(jié)果表明試樣均斷裂在銅鋁復(fù)合試件鋁母材處，表明銅鋁結(jié)合強度非常好，是一種優(yōu)良的連接工藝。對銅鋁復(fù)合接頭進行導(dǎo)電率測試，新工藝導(dǎo)電頭電阻率為傳統(tǒng)連接方式的導(dǎo)電頭電阻率的72.34%，電阻率更低，導(dǎo)電性能更好。
擴散焊接銅鋁復(fù)合導(dǎo)電頭
3.2平米陰極導(dǎo)電頭
銅鋁導(dǎo)電頭與鋁陰極梁的復(fù)合目前常用的工藝為氬弧焊接，相對于氬弧焊接，攪拌摩擦焊接是一種更為優(yōu)異的導(dǎo)電頭與鋁梁的焊接工藝。攪拌摩擦焊屬于固相焊接工藝，焊接時沒有接頭金屬的熔化，也就避免了常規(guī)氬弧焊接時由于金屬熔化凝固過程所產(chǎn)生的氣孔、夾渣、裂紋等缺陷。攪拌摩擦焊接焊縫更為致密，接頭強度高，導(dǎo)電率好。攪拌摩擦焊的特點要求攪拌頭必須在被焊材料之內(nèi)，在焊接鍛壓力的作用下攪拌針的攪拌破碎消除焊縫界面，形成材料的冶金結(jié)合。由于攪拌頭結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，必然導(dǎo)致最端頭的材料無法實現(xiàn)焊接，具體到陰極導(dǎo)電梁和導(dǎo)電頭的焊接中，端頭大約存在6~7mm的未焊合區(qū)域。同時，在攪拌針扎入被焊材料的階段，存在較大的焊接力，在熱的作用下，材料向兩側(cè)擠壓變形，最終形成了圖中所示的端部縫隙，該縫隙屬于局部現(xiàn)象，存在于焊縫端部不大于10mm范圍內(nèi)。同時，在焊接終了階段留有直徑約8mm的錐形尾孔，由于采用了正反兩面的焊接，在陰極梁的上下表面就形成了兩個尾孔。尾孔和焊接端部的裂隙盡管不屬于焊接缺陷，但對導(dǎo)電梁的導(dǎo)電性能和外觀質(zhì)量造成比較大的影響。
采用新型導(dǎo)電頭（或者常規(guī)導(dǎo)電頭，根據(jù)客戶要求）與鋁橫梁采用攪拌摩擦焊制造的整體1.6平米陰極梁與3.2平米陰極梁，焊后成品沒有尾孔，沒有端部的裂隙。
傳統(tǒng)攪拌摩擦焊生產(chǎn)的3.2平米導(dǎo)電梁（帶有尾孔和端部裂隙的陰極導(dǎo)電梁）
批量生產(chǎn)的3.2平米無尾孔無端部裂隙陰極導(dǎo)電梁
批量生產(chǎn)的1.6平米極板銅鋁復(fù)合陰極導(dǎo)電梁
新型摩擦焊接銅鋁復(fù)合導(dǎo)電梁
山東清鋁金屬有限公司將新技術(shù)新工藝用于現(xiàn)有產(chǎn)品，使產(chǎn)品質(zhì)量更優(yōu)，價格更低，效率更高，協(xié)助客戶提高極板制造質(zhì)量和極板制造效率，為客戶節(jié)能降耗是我公司一貫的追求。
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